eficiencia isentrópica del 100% A la turbina de un ciclo Rankine entra vapor saturado a 8 MPa y sale del condensador como líquido saturado a 0.008 MPa. La potencia neta obtenida es de 100 MW. Determinar: Eficiencia de primera ley del ciclo Relación de trabajos Flujo másico de vapor Calor absorbido por el agua al pasar por la caldera Calor cedido por el agua en el condensador
Respuestas
El valor de la eficiencia del cilo rankine es de
n = 37.1%
La relacion de trabajo entre la turbina y la bomba es
RT = 0.84%
el flujo masico de vapor de trabajo es
m = 376.7*10³kg/h
El calor absorbido en la caldera es
Qc = 269.77MW
El calor cedido por el condensador es
Qco = 169.75MW
Explicación:
Datos del problema:
- Ciclo Rankine
- P1 = 8MPa
- P2 = 0.008 MPa
- W = 100MW
- nisentropica = 100%
- n = ?
- RT = ?
- m = ?
- Qabs = ?
- Qced = ?
De un ciclo Rankine sabemos que:
Estado 1
usamos las tablas de propiedades termodinamicas del agua y obtenemos
@P1 = 8MPa = 80bar
- T = 295.1 °C
- hg = 2758 kJ/kg
- Sg = 5.7432 kJ/kg
Estado 2
@P2 = 0.008MPa = 0.08bar
- T = 41.51°C
- hf = 173.88 kJ/kg
- hg =2577 kJ/kg
- Sf = 0.5926 kJ/kgK
- Sg = 8.2287 kJ/kgK
- vf = 1.0084*10⁻³ m³/kg
Calculamos la calidad, sabiendo S2 = S1 expansion adiabatica irreversible
x = (S2-Sf)/(Sg-Sf)
x = (5.7432-0.5926)/(8.2287-0.5926) = 0.6745
Determinamos entalpia
h2 = hf + xhfg
h2 = 173.88 + 0.6745(2577 - 173.88) = 1794.8 kJ/kg
Estado 3
h3 = hf@P = 0.008MPa
h3 = 173.88 kJ/kg
Estado 4
h4 = h3 + v3(P4 - P3)
Presion en caldera P4
Presion en Condensador P3
h4 = 173.88kJ/kg + 1.0084*10⁻³ m³/kg(8-0.008)MPa(10⁶N/m²/1MPa * 1KJ/10³Nm)
h4 = 181.94 kJ/kg
- EFICIENCIA DEL CICLO
n = Wt-Wb/Qc
n = (h1-h2) - (h4-h3)/h1-h4
n = (2758 - 1794.8)-(181.94-173.88)/(2758-181.94)
n = 37.1%
- RELACION DE TRABAJOS
RT = (h4-h3)/(h1 - h2)
RT = (181.94 kJ/kg-173.88 kJ/kg)/(2758 kJ/kg-1794.8 kJ/kg)
RT = 0.84%
- FLUJO MASICO
m = W/(h1-h2)-(h4-h3)
m = 100MW(10³KW/MW)(3600s/h)/[(2758-1764.8)-(181.94-173.88)]
m = 376.7*10³kg/h
- CALOR ABSORBIDO POR LA CALDERA
Qc = m(h1-h2)
Qc = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (2758-181.94)kJ/kg
Qc = 269.77MW
- CALOR CEDIDO POR EL CONDENSADOR
Qco = m(h2-h3)
Qco = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (1794.8-173.88)kJ/kg
Qco = 169.75MW